RU2688601C2 - Piston internal combustion engine operation efficiency increasing method - Google Patents

Piston internal combustion engine operation efficiency increasing method Download PDF

Info

Publication number
RU2688601C2
RU2688601C2 RU2017137304A RU2017137304A RU2688601C2 RU 2688601 C2 RU2688601 C2 RU 2688601C2 RU 2017137304 A RU2017137304 A RU 2017137304A RU 2017137304 A RU2017137304 A RU 2017137304A RU 2688601 C2 RU2688601 C2 RU 2688601C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cylinder
engine
processes
internal combustion
piston
Prior art date
Application number
RU2017137304A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2017137304A (en
RU2017137304A3 (en
Inventor
Илья Петрович Печкин
Original Assignee
Илья Петрович Печкин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Илья Петрович Печкин filed Critical Илья Петрович Печкин
Priority to RU2017137304A priority Critical patent/RU2688601C2/en
Publication of RU2017137304A publication Critical patent/RU2017137304A/en
Publication of RU2017137304A3 publication Critical patent/RU2017137304A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2688601C2 publication Critical patent/RU2688601C2/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B9/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups
    • F01B9/04—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with rotary main shaft other than crankshaft
    • F01B9/08—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with rotary main shaft other than crankshaft with ratchet and pawl
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/28—Engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/32—Engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding main groups

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps.SUBSTANCE: invention relates to the field of engine construction and can be used with increasing of the piston internal combustion engine operation efficiency. Essence of invention consists in the fact, that the crankshaft rotational movement is converted into the upper piston reciprocating movement, as a result of which, in the engine cylinder the combustion products gases release, as well as the cylinder filling with fuel mixture processes take place. Compression, combustion and work cycle processes are accomplished by the connected to the load shaft attached to a spring-loaded toothed rack lower piston reciprocating motion conversion by means of the ratchet wheel. With combination of the single-cylinder engines into the multi-cylinder engine, the same name processes in the multi-cylinder engine different cylinders are performed either alternately, either in groups or simultaneously using the automatic control system, including rotating with the load shaft control drum.EFFECT: technical result consists in increase in the internal combustion engine operation efficiency.1 cl, 12 dwg

Description

Изобретение относится к области энергомашиностроения, в частности, усовершенствует способ повышения эффективности работы поршневого двигателя внутреннего сгорания, предназначенный для энергетических установок, например, на электростанциях, на кораблях, тепловозах, автомобилях и в авиации.The invention relates to the field of power engineering, in particular, will improve the way to improve the efficiency of the piston internal combustion engine, designed for power plants, for example, in power plants, ships, diesel locomotives, cars and aircraft.

В двигателестроении известен способ преобразования вращательного движения коленчатого вала в возвратно-поступательное движение поршня в результате чего в цилиндре двигателя совершаются процессы впуска, сжатия, сгорание, рабочего такта и выпуска газов продуктов сгорания. (Ванштейдт В.А. Судовые ДВС. Л., Судпромгиз.ю 1962 г.). Сущность способа заключается в том, что устройства для реализации способа наиболее просты по конструкции и компактны по габаритам.In the engine-known method of converting the rotational motion of the crankshaft into reciprocating piston movement, as a result of which the engine intake, compression, combustion, working stroke and exhaust gases of combustion products are performed in the engine cylinder. (Vanshteydt VA Shipboard ICEs. L., Sudpromgiz.yu, 1962). The essence of the method lies in the fact that the device for implementing the method is the simplest in construction and compact in size.

Недостаток способа заключается в том, что коленчатый вал, являясь движителем поршня заставляет последний совершать восемь тактов за два оборота. При этом четыре из них «мертвые зоны», в них поршень стоит на месте или движется крайне медленно. Это не позволяет эффективно осуществлять преобразование внутренней энергии (U) продуктов сгорания в механическую работу (А), кроме того поршень за цикл совершает компрессорные и двигательные процессы. Это не позволяет использовать автоматическую систему управления (АСУ) для управления процессами двигателя.The disadvantage of this method lies in the fact that the crankshaft, being the propulsor of the piston, forces the latter to perform eight strokes per two turns. At the same time, four of them are “dead zones”, in which the piston stands still or moves extremely slowly. This does not allow for the efficient conversion of internal energy (U) of combustion products into mechanical work (A), besides, the piston performs compressor and motor processes per cycle. It does not allow the use of an automatic control system (ACS) to control engine processes.

Известен также способ работы поршневого двигателя внутреннего сгорания (описание изобретения к патенту RUN=2258819 С2, 7F02B 75/32 за 2005 г.). сущность способа состоит в том, что неподвижное и возвратно-поступательное движение поршень совершает за счет преобразования механической энергии пружины и кулачка, вращающегося на валу сельсина-приемника синхронно с сельсином датчиком, в результате этого в цилиндре двигателя происходят процессы впуска, сжатия, рабочего такта и выпуска газов продуктов сгорания. Причем при объединении одноцилиндровых двигателей в многоцилиндровый двигатель в результате использования автоматической системы управления (АСУ) одноименные процессы в разных цилиндрах многоцилиндрового двигателя осуществляют либо поочередно, либо группами, либо одновременно.There is also known a method of operation of a piston internal combustion engine (patent description RUN = 2258819 C2, 7F02B 75/32 for 2005). The essence of the method lies in the fact that the motionless and reciprocating movement of the piston is performed by converting the mechanical energy of the spring and cam rotating on the selsyn-receiver shaft synchronously with the selsyn sensor, as a result of which intake and compression processes occur in the engine cylinder and release of gases of combustion products. Moreover, when combining single-cylinder engines in a multi-cylinder engine as a result of using an automatic control system (ACS), the same-name processes in different cylinders of a multi-cylinder engine are carried out either alternately, either in groups, or simultaneously.

Использование сельсинов и автоматической системы управления в устройстве для осуществления способа позволяет осуществлять отбор мощности у многоцилиндрового двигателя в широких пределах без коробок передач или автоматов.The use of selsins and an automatic control system in a device for carrying out the method allows the selection of power from a multi-cylinder engine over a wide range without gearboxes or automatic machines.

Однако сельсинный способ управления двигателем мало изучен, поэтому не имеет спонсоров, а также не заинтересовал специалистов ведущих мировых компаний.However, the selsyn engine control method has been little studied, and therefore has no sponsors, and also did not interest specialists from leading world companies.

Наиболее близким к заявленному изобретению является способ работы 2-тактного двигателя с противоположно движущимися поршнями (ПДП) (Ванштейд В.А. Конструктирование и расчеты прочности судовых дизелей. Л., Судостроение, 1969 г.). Основные преимущества способа заключается в том, что устройства для реализации способа получают в два раза больше мощности по сравнению с двигателями простого действия.The closest to the claimed invention is a method of operation of a 2-stroke engine with oppositely moving pistons (PDP) (Vanshteyd, VA, Design and Strength Calculations of Ship Diesel Engines. L., Sudostroenie, 1969). The main advantages of the method lies in the fact that devices for implementing the method receive twice as much power as compared with engines of simple operation.

Основные недостатки способа являются то, что оба поршня имеют единственный движитель, поэтому синхронно совершают два такта (сжатие и рабочий ход). При этом вспомогательные такты (выпуск отработанных газов и наполнения) осуществляют механизмы расположенные вне двигателя. Это усложняет конструкцию устройства для реализации способа, не позволяет внедрить автоматическую систему управления (АСУ) и получать высокий эффективный

Figure 00000001
.The main disadvantages of the method are that both pistons have a single propeller, therefore they simultaneously perform two strokes (compression and working stroke). In this case, the auxiliary cycles (exhaust gas and filling) carry out mechanisms located outside the engine. This complicates the design of the device for implementing the method, does not allow to introduce an automatic control system (ACS) and to obtain high effective
Figure 00000001
.

Исходя из вышеизложенного была поставлена задача разработать такой способ работы поршневого двигателя внутреннего сгорания, который улучшит основные технические характеристики параметров поршневого многоцилиндрового ДВС.Based on the above, the task was set to develop such a method of operation of a piston internal combustion engine, which will improve the basic technical characteristics of the parameters of a piston multi-cylinder internal combustion engine.

Поставленная задача решается заявленным способом повышения эффективности работы поршневого двигателя внутреннего сгорания, включающим преобразование вращательного движения коленчатого вала в возвратно-поступательное движение поршня в результате чего в цилиндре двигателя совершаются процессы, выпуска отработанных газов, а также наполнение цилиндра топливной смесью.The problem is solved by the claimed method of improving the efficiency of a piston internal combustion engine, including the conversion of the rotational motion of the crankshaft into reciprocating piston movement, as a result of which processes are being performed in the engine cylinder, exhaust gases are released, and the cylinder is filled with fuel mixture.

Процесс сжатия и рабочего такта совершаются путем возвратно-поступательного движения поршня закрепленного на подпружинной зубчатой рейке, связанной с валом нагрузки путем храпового колеса.The compression process and the work cycle are performed by reciprocating the piston mounted on a spring-loaded toothed rack connected to the load shaft by a ratchet wheel.

А при объединении одноцилиндровых двигателей в многоцилиндровый двигатель одноименные процессы в разных цилиндрах многоцилиндрового двигателя совершаются либо поочередно, либо группами, либо одновременно с помощью автоматической системы управления (АСУ), включающей управляющий барабан закрепленный на валу нагрузки.And when combining single-cylinder engines in a multi-cylinder engine, processes of the same name in different cylinders of a multi-cylinder engine are performed either alternately or in groups, or simultaneously using an automatic control system (ACS), including a control drum mounted on the load shaft.

В заявленном способе признаками изобретения, общими для него и его наиболее близкого аналога, являются:In the proposed method, the features of the invention, common to him and his closest analogue, are:

- преобразование вращательного движения коленчатого вала в возвратно-поступательное движение поршня, в результате чего в цилиндре двигателя совершаются процессы наполнения, сжатия, рабочего такта и выпуска газов продуктов сгорания:- transformation of the rotational motion of the crankshaft into reciprocating piston movement, as a result of which filling, compression, working stroke and exhaust gases of combustion products are performed in the engine cylinder:

- процессы в цилиндре совершают два противоположно движущих поршня.- processes in the cylinder make two oppositely moving pistons.

В заявленном способе признаками изобретения отличающими его от наиболее близкого аналога, являются:In the proposed method, the features of the invention distinguishing it from the closest analogue are:

- процессы выпуска и наполнения цилиндра топливной смесью совершаются путем преобразования вращательного движения коленчатого вала в возвратно-поступательное движения верхнего поршня;- The processes of production and filling of the cylinder with the fuel mixture are accomplished by converting the rotational motion of the crankshaft into the reciprocating motion of the upper piston;

- процессы сжатия и рабочего такта совершаются путем возвратно-поступательного движения нижнего поршня закрепленного на подпружиненной зубчатой рейке, связанной с валом нагрузки путем храпового колеса;- the processes of compression and working stroke are performed by reciprocating the lower piston mounted on a spring-loaded toothed rack connected to the load shaft by a ratchet wheel;

- при объединении одноцилиндровых двигателей в многоцилиндровый двигатель одноименные процессы в разных цилиндрах многоцилиндрового двигателя совершаются либо поочередно, либо группами, либо одновременно;- when combining single-cylinder engines in a multi-cylinder engine, processes of the same name in different cylinders of a multi-cylinder engine are performed either alternately, in groups, or simultaneously;

- для эффективного совершения процессов используется автоматическая система управления (АСУ), включающая управляющий барабан, закрепленный на валу нагрузки- for efficient performance of processes, an automatic control system (ACS) is used, including a control drum fixed on the load shaft

На фиг. 1 - изображена кинематическая схема устройства для реализации способа повышения эффективности работы поршневого двигателя внутреннего сгорания.FIG. 1 shows a kinematic diagram of a device for implementing a method for increasing the operating efficiency of a piston internal combustion engine.

На фиг. 2 - идеальная диаграмма работы четырехтактного одноцилиндрового ДВС, построенная по способу Гриневецкого-Мазинга в координатах: давление (Р) кгс/см2 в функции изменения угла поворота коленчатого вала

Figure 00000002
в градусах.FIG. 2 - an ideal diagram of the four-stroke single-cylinder internal combustion engine, built according to the Grinevetsky-Masing method in the coordinates: pressure (P) kgf / cm 2 as a function of changing the angle of rotation of the crankshaft
Figure 00000002
in degrees.

На фиг. 3 - диаграмма хода поршня четырехтактного одноцилиндрового ДВС, построенная по способу Брикса в координатах: ход поршня (n) в мм, в функции изменения угла поворота коленчатого вала

Figure 00000002
в градусах.FIG. 3 - four-stroke single-cylinder piston stroke diagram, built according to the Brix method in coordinates: piston stroke (n) in mm, as a function of changing the angle of rotation of the crankshaft
Figure 00000002
in degrees.

На фиг. 4 - индикаторная диаграмма хода поршней (n1 и n2) в мм, поочередно движущихся навстречу друг другу, в функции изменения угла поворота коленчатого вала

Figure 00000002
в градусах.FIG. 4 is an indicator diagram of the piston stroke (n 1 and n 2 ) in mm, alternately moving towards each other, as a function of changing the angle of rotation of the crankshaft
Figure 00000002
in degrees.

На фиг. 5 - однолинейная электрическая схема управления устройством для реализации способа повышения эффективности работы поршневого двигателя внутреннего сгорания.FIG. 5 is a single-line electrical device control circuit for implementing a method for increasing the operating efficiency of a piston internal combustion engine.

На фиг. 6 - кинематическая схема токоприемников, размещенных по кругу управляющего барабана.FIG. 6 is a kinematic diagram of current collectors placed in a circle of a control drum.

На фиг. 7 - индикаторные диаграммы четырехтактного четырех цилиндрового ДВС, одни и те же процессы в цилиндрах которого совершаются поочередно.FIG. 7 - indicator diagrams of a four-stroke four-cylinder internal combustion engine, the same processes in the cylinders of which are carried out alternately.

На фиг. 8 - диаграмма эффективных мощностей цилиндров четырех цилиндрового ДВС, одни и те же процессы в которых совершаются поочередно.FIG. 8 is a diagram of the effective powers of the cylinders of four cylinder internal combustion engines, the same processes in which are carried out alternately.

На фиг. 9 - индикаторные диаграммы цилиндров четырехтактного четырехцилиндрового ДВС, одноименные процессы в цилиндрах которых совершаются группами.FIG. 9 - indicator diagrams of four-cylinder four-cylinder internal combustion engine cylinders, processes of the same name in cylinders of which are carried out in groups.

На фиг. 10 - диаграммы эффективных мощностей цилиндров четырехцилиндрового ДВС, одни и те же процессы в цилиндрах которых совершаются группами.FIG. 10 - diagrams of effective capacities of four-cylinder internal combustion engine cylinders, the same processes in which cylinders are performed in groups.

На фиг. 11 - индикаторные диаграммы четырехтактного четырехцилиндрового ДВС, одни и те же процессы в цилиндрах которых совершаются одновременно.FIG. 11 - indicator diagrams of a four-stroke four-cylinder internal combustion engine, the same processes in the cylinders of which are performed simultaneously.

На фиг. 12 - диаграмма эффективных мощностей цилиндров четырехцилиндрового ДВС, одноименные процессы в которых совершаются одновременно.FIG. 12 - the diagram of effective capacities of cylinders of four-cylinder internal combustion engines, in which the same processes are performed simultaneously.

Устройство для реализации способа повышения эффективности работы поршневого двигателя внутреннего сгорания включает цилиндр 1, верхний поршень 2, движетелем последнего является коленчатый вал 4, который совершает вращательные движения от шкива 7, при включенном сцеплении путем привода ПБ-1. Шкив 7 связан с валом нагрузки 8 с помощью ременной передачи 10. Нижний поршень 3, закрепленный на зубчатой рейке 15, связанной с валом нагрузки 8 путем храпового колеса 11. Зубчатый обод 11 храпового механизма 9 превращается в обыкновенное зубчатое колесо, путем сцепления, имеющим электромагнитый привод 6 с катушкой 5.A device for implementing the method for increasing the operating efficiency of a piston internal combustion engine includes a cylinder 1, an upper piston 2, the engine of the latter is a crankshaft 4, which performs rotational movements from pulley 7 when the clutch is engaged by driving the PB-1. The pulley 7 is connected to the load shaft 8 by means of a belt transmission 10. The lower piston 3 fixed to the gear rail 15 connected to the load shaft 8 by the ratchet wheel 11. The gear rim 11 of the ratchet mechanism 9 is turned into an ordinary gear wheel by means of coupling with an electromagnet drive 6 with coil 5.

Возвратно-поступательные движения пружин 13 преобразуются во вращательные движения барабана 14 лебедки, связанной с зубчатой рейкой 15 путем зубчатой шестерни 16. Барабан 14 лебедки имеет тормозное кольцо и тормозную колодку 17 с электро приводом ТК-1.The reciprocating motion of the springs 13 is converted into rotational motion of the winch drum 14 connected to the toothed rack 15 by the gear gear 16. The winch drum 14 has a brake ring and a brake shoe 17 with an electric drive TK-1.

На нижнем конце зубчатой рейки 15 установлен кронштейн 18 с подвижными контактами. Последние замыкают неподвижные контакты С-1, ПБ, и размыкают подвижные контакты БК, ПБ.At the lower end of the toothed rack 15 mounted bracket 18 with moving contacts. The latter close the fixed contacts C-1, PB, and open the movable contacts of the BC, PB.

В крайне-верхнем положении зубчатой рейки 15 подвижные контакты кронштейна 18 замыкают неподвижные контакты питания свечи зажигания 12. С помощью зубчатого маховика 19 стартер 20 раскручивает вал нагрузки 8. Цилиндр 1 имеет выпускной трубопровод с клапаном 21, а также впускной трубопровод с клапаном 22. Устройство для реализации способа имеет автоматическую систему управления (АСУ), включающую управляющий барабан 23 вращающийся вместе с валом нагрузки 8.In the extremely upper position of the toothed rack 15, the movable contacts of the bracket 18 close the fixed contacts of the power supply to the spark plug 12. Using the toothed flywheel 19, the starter 20 spins the load shaft 8. The cylinder 1 has an exhaust pipe with a valve 21 and an inlet pipe with a valve 22. Device to implement the method has an automatic control system (ACS), including a control drum 23 rotating with the shaft of the load 8.

Во время запуска устройства для реализации способа повышения эффективности работы поршневого ДВС водитель подает эл. питание 12 V в катушку 5 привода 6 сцепления храпового колеса 11. Одновременно водитель раскручивает вал нагрузки 8 с помощью стартера 20. Это позволит раскрутить вал нагрузки 8, а вместе с ним храповое колесо 11 против часовой стрелки. Вращательное движение зубчатого обода 11 храпового механизма 9 преобразуется в поступательное движение зубчатой рейки 15. При движении вниз рейка 15 будет вращать зубчатое колесо 16 по часовой стрелки. Это позволит сжать пружины 23, с помощью тросса барабана 14 лебедки. При достижении нижнего положения зубчатой рейки 15 замкнутся контакты БК, С-1. После чего эл. питание 12 V появится в катушке ТК-1 тормозной колодки 17. Это позволит остановить барабан 14 лебедки и заставить зубчатую рейку 15 стоять в нижнем положении. Вместе с этим исчезнет эл. питание в катушки 5 привода 6 сцепления храпового колеса 11. Кроме того путем вала нагрузки 8 будет вращаться шкив 7 с помощью ременной передачи 10. При вращении вала нагрузки 8 будет вращаться управляющий барабан 23. Это позволит полукольцу 25 приблизиться, а затем приподнять ролик 26 привода реле 27, контакты ПШ-1, которого подадут эл. питание на катушку привода ТК-1 тормозной колодки 17. Вместе с этим эл. питание 12 V появится в катушки ПБ-1 привода сцепления движителя коленчатого вала 4. Вращательное движение коленчатого вала 4 преобразуется в возвратно-поступательное движение верхнего поршня 2 в результате чего в полости цилиндра 1 совершаться процессы выпуска и наполнение цилиндра 1 топливной смесью. Вращение коленчатого вала 4 будет продолжаться до тех пор, пока полукольцо 25 на управляющем барабане 23 приблизится, а затем поднимет ролик 28 привода подвижного контакта реле 29 контакты которого разомкнули цепь питания катушки ТК-1 тормозной колодки 17 барабана 14 лебедки. После этого пружина 13 раскрутят барабан 14 лебедки против часовой стрелки. Вращательное движение зубчатого колеса 16 преобразуется в поступательное движение зубчатой рейки 15, связанный с нижним поршнем 3. В результате чего топливная смесь сожмется поршнем 3. В крайне верхнем положении топливная смесь воспламенится от искры свечи зажигания 12, путем контактов С3 привода 29. Под действием высокого давления поршень 3 изменит направление движения и быстро будет отпускаться вниз, увлекая за собой зубчатую рейку 15. Прямолинейное движение зубчатой рейки 15 преобразуется во вращательное движение зубчатого обода 11 храпового механизма 9, связанного с валом нагрузки 8. Вместе с этим прямолинейное движение зубчатой рейки 15 преобразуется во вращательное движение зубчатого колеса 16, связанного с барабаном 14 лебедки. Вращательное движение барабана 14 с помощью тросов сожмут пружины 13. При достижении подвижного контакта 18 крайне-нижнего положения замкнутся контакты С-1, ПБ и разомкнутся контакты БК, Снз-1. После чего появится эл. питание в катушки ТК-1 тормозной колодки 17. Это позволит остановить барабан 14 лебедки, а так же зубчатую реку 15 в нижнем положении. Все эти процессы совершались во время остановки верхнего поршня 2 в крайне верхнем положении в момент отключения эл. питания катушки ПБ-1. Таким образом процессы в цилиндре 1 ДВС будут повторяться. При объединении одноцилиндровых двигателей в многоцилиндровый двигатель водитель с помощью автоматической системы управления сможет переключать работу цилиндров многоцилиндрового двигателя таким образом, чтобы одноименные процессы в разных цилиндрах совершались либо поочередно см фиг. 9 и фиг. 10, либо группами см. фиг. 11 и фиг. 12, либо одновременно см. фиг. 13 и фиг. 14. Таким образом водитель сможет регулировать выходную мощность в широких пределах без коробок передач или автоматов.During the launch of the device to implement a method to increase the efficiency of the piston engine, the driver delivers an electric. supplying 12 V to the coil 5 of the clutch wheel clutch 11 actuator 6. At the same time, the driver spins the load shaft 8 with the help of the starter 20. This will unleash the load shaft 8, and with it the ratchet wheel 11 counterclockwise. The rotational movement of the toothed rim 11 of the ratchet mechanism 9 is converted into a forward movement of the toothed rack 15. When moving downwards, the rack 15 will rotate the toothed wheel 16 clockwise. This will compress the springs 23, with the help of a cable drum drum 14 winch. When reaching the lower position of the toothed rack 15 closes contacts BK, C-1. Then email. a 12 V power supply will appear in the brake shoe TK-1 coil 17. This will stop the winch drum 14 and cause the rack rail 15 to be in the lower position. With this disappear email. powering the coils 5 of the clutch wheel drive actuator 6 of the drive shaft 11. In addition, the pulley 7 will rotate by means of the load shaft 8 by means of a belt transmission 10. When the load shaft 8 rotates, the control drum 23 rotates. This will allow the half ring 25 to move closer and then lift the drive roller 26 relay 27, contacts PSH-1, which will be served by email. power supply to the coil drive TK-1 brake pads 17. Together with this e. A 12 V power supply will appear in the PB-1 coil drive of the crankshaft propulsion clutch 4. The rotational movement of the crankshaft 4 is converted into reciprocating motion of the upper piston 2, as a result of which exhaust processes and filling of the cylinder 1 with the fuel mixture take place in the cavity of cylinder 1. The rotation of the crankshaft 4 will continue until the semi-ring 25 on the control drum 23 approaches, and then lifts the roller 28 of the moving contact drive of the relay 29 whose contacts have opened the power supply circuit of the coil TK-1 of the brake shoe 17 of the winch drum 14. After that, the spring 13 will spin the winch drum 14 counterclockwise. The rotational movement of the gear wheel 16 is converted into a forward movement of the gear rack 15 associated with the lower piston 3. As a result, the fuel mixture will be compressed by the piston 3. In the extremely high position, the fuel mixture ignites from the spark of the spark plug 12, through the C3 contacts of the drive 29. Under the action of high pressure piston 3 will change the direction of movement and will quickly be released down, dragging the rack 15. The linear movement of the rack 15 is converted into rotational motion of the gear rim 11 ratchet 9 mechanism associated with the load shaft 8. With this linear movement of the toothed rack 15 is converted into rotational motion of a gear wheel 16 connected to the winch drum 14. Rotational motion of the drum 14 with the help of cables will compress the springs 13. When the moving contact 18 of the extremely lower position is reached, contacts С-1, ПБ close and contacts БК, С нз -1 open. Then an email will appear. power supply to the coils TK-1 brake pads 17. This will stop the winch drum 14, as well as the toothed river 15 in the lower position. All these processes were committed during the stopping of the upper piston 2 in an extremely upward position at the moment when the el. power coil PB-1. Thus, the processes in cylinder 1 of the internal combustion engine will be repeated. When combining single-cylinder engines into a multi-cylinder engine, the driver, using an automatic control system, will be able to switch the operation of the cylinders of a multi-cylinder engine so that the same processes in different cylinders are performed or alternately see FIG. 9 and FIG. 10, or in groups, see FIG. 11 and FIG. 12, or simultaneously see FIG. 13 and FIG. 14. In this way, the driver will be able to regulate the output power over a wide range without gearboxes or automatic machines.

Прежде чем перейти к изложению технико-экономических преимуществ, подкреплю убедительными примерами цель изобретения. В начале XX века русские ученые Гриневецкий В.И. и Мазинг Е.К. путем специальных приборов замерили основные параметры на работающем ДВС и построили индикаторную диаграмму см. Фиг. 2 (Мазинг Е.К. Тепловой процесс ДВС, ОНТИ, 1937 г.) На диаграмме фиг. 2 видно, что четырехтактный ДВС должен иметь два вспомогательных-затяжных процесса (выпуск отработанных газов и наполнение цилиндра топливной смесью). Это связано с тем, что для сгорания определенного количества топлива необходимо определенное количество кислорода воздуха. Избыток или недостаток кислорода приводит к негативным последствиям. Процессы сжатия и рабочего процесса должны совершаться быстро-скоростные процессы. Это связано с тем, что согласно законам термодинамики сгорание топлива в цилиндре должно совершаться со скоростью взрыва. При этом температура продуктов сгорания возрастает мгновенно до 1700-2000°С. При такой температуре продукты сгорания излучают короткие волны, которые распространяются со скоростью света 300000 Км/с. Таким образом согласно законам квантовой физики энергия (U) покидает полость цилиндра без совершения полезной работы (А). В то же время Брике построил диаграмму хода поршня, движителем которого был коленчатый вал (см. Фиг. 3). Анализируя диаграммы двигателисты выяснили то, что коленчатый вал не может эффективно преобразовать внутреннюю энергию (U) продуктов сгорания в механическую работу (А). Это связано с тем, что индификаторный

Figure 00000003
термодинамического процесса в цилиндре двигателя (см. Фиг. 2) изменяется от 100% до 0%. В то же время механический
Figure 00000004
процесса преобразования внутренней энергии (U) в механическую работу (А) (см. Фиг. 3) изменяется от 0% до 100%. Таким образом эффективный
Figure 00000001
такого процесса будет стремиться к→0 так как эффективный
Figure 00000001
равняется
Figure 00000005
Before proceeding to the description of the technical and economic advantages, I back up with convincing examples the purpose of the invention. At the beginning of the XX century Russian scientists Grinevetsky V.I. and Mazing, E.K. by special devices, the main parameters were measured on a working internal combustion engine and an indicator diagram was constructed, see FIG. 2 (Mazing EK Thermal process of the internal combustion engine, ONTI, 1937). In the diagram of FIG. 2, it can be seen that the four-stroke internal combustion engine should have two auxiliary-long-lasting processes (exhaust gas discharge and cylinder filling with a fuel mixture). This is due to the fact that a certain amount of oxygen is needed to burn a certain amount of fuel. An excess or lack of oxygen leads to negative consequences. The processes of compression and workflow must be performed fast-speed processes. This is due to the fact that, according to the laws of thermodynamics, the combustion of fuel in a cylinder must occur at the speed of an explosion. The temperature of the combustion products increases instantly to 1700-2000 ° C. At this temperature, the products of combustion emit short waves, which propagate at the speed of light of 300,000 km / s. Thus, according to the laws of quantum physics, energy (U) leaves the cylinder cavity without doing useful work (A). At the same time, Briquet constructed a piston stroke diagram, which was driven by a crankshaft (see Fig. 3). Analyzing the diagrams, the engineers found that the crankshaft cannot effectively convert the internal energy (U) of the combustion products into mechanical work (A). This is due to the fact that the indifferent
Figure 00000003
The thermodynamic process in the engine cylinder (see Fig. 2) varies from 100% to 0%. At the same time, mechanical
Figure 00000004
The process of converting internal energy (U) into mechanical work (A) (see Fig. 3) varies from 0% to 100%. Thus effective
Figure 00000001
such a process will tend to → 0 as effective
Figure 00000001
equals
Figure 00000005

Кроме того, коленчатый вал, являясь движителем поршня заставляет его совершать восемь тактов за два оборота. При чем четыре такта «мертвые зоны», в них поршень стоит на месте или движется крайне медленно. Вместе с этим современные четырехтактные двигатели работаю в режиме компрессора, а затем в режиме двигателя.In addition, the crankshaft, being the propulsor of the piston, causes it to perform eight strokes per two turns. With four strokes "dead zones", in them the piston stands still or moves extremely slowly. At the same time, modern four-stroke engines operate in compressor mode, and then in engine mode.

Для устранения существенных недостатков в ДВС было создано ОКБ Баландина С.С., в котором решался вопрос о замене коленчатого вала другим альтернативным движителем поршня. К сожалению начало второй мировой войны не позволило продолжить начатые работы.To eliminate significant shortcomings in the internal combustion engine, an OKB Balandin SS was created, which addressed the issue of replacing the crankshaft with another alternative piston propulsor. Unfortunately, the beginning of the Second World War did not allow the work begun to continue.

Исходя из вышеизложенного, мною была поставлена задача, разработать способ повышения эффективности работы двигателя с противоположно движущимися поршнями.Based on the above, I have been tasked to develop a way to improve the efficiency of the engine with opposing pistons.

Для этого потребовалось раскрепостить детали цилиндропоршневой группы нижнего поршня, то есть освободить их от не нужных «надстроек»: Коленчатого вала, механической системы газораспределения с распредвалом, коробки передач или автомата, мощнейшей системы охлаждения и т.д. Это позволит повысить эффективный

Figure 00000001
двигателя путем эффективного преобразования внутренней энергии (U) в механическую работу (А). В случае объединения одноцилиндровых двигателей в многоцилиндровый двигатель автоматическая система управления (АСУ) обеспечит работу таким образом, чтобы одни и те же процессы в цилиндрах многоцилиндрового двигателя осуществлялись либо поочередно, либо группами, либо одновременно. Это позволит согласовать два взаимоисключающих требования: с одной стороны, обеспечить постоянство нагрузки на цилиндры многоцилиндрового двигателя, а с другой - снабжать автомобиль энергией в непрерывно меняющихся условиях движения. Очевидно, это будет простой, небольших размеров двигатель с хорошими основными техническими параметрами, удовлетворяющими всем предъявленным на сегодня требованиям, и подходить для оснащения любого автотранспорта. Кроме того, у предлагаемого двигателя увеличится моторесурс, а также надежность потому, что если во время работы ДВС выйдут из строя несколько цилиндров, оставшиеся смогут продолжить работу без них.To do this, it was necessary to loosen the parts of the piston-cylinder group of the lower piston, that is, to release them from unnecessary “superstructures”: the Crankshaft, the mechanical timing system with the camshaft, the gearbox or automatic, the most powerful cooling system, etc. This will increase the effective
Figure 00000001
engine by efficiently converting internal energy (U) to mechanical work (A). In the case of combining single-cylinder engines in a multi-cylinder engine, an automatic control system (ACS) will ensure that the same processes in the cylinders of a multi-cylinder engine are carried out either alternately, or in groups, or simultaneously. This will make it possible to reconcile two mutually exclusive requirements: on the one hand, to ensure constant load on the cylinders of a multi-cylinder engine, and on the other, to supply the car with energy in continuously changing driving conditions. Obviously, it will be a simple, small engine with good basic technical parameters that meet all the requirements for today, and is suitable for equipping any vehicle. In addition, the proposed engine will have a longer lifespan and reliability, because if several cylinders fail during the operation of the engine, the rest will be able to continue working without them.

Благодаря вышеизложенным преимуществам устройства для реализации способа повышения эффективности работы поршневого двигателя с противоположно движущимися поршнями будут иметь большую агрегатную мощность по сравнению с современными ДВС (при меньших размерах), которую при этом можно будет увеличивать, удовлетворяя растущие потребности использования двигателей для решения многочисленных научных и технических проблем, а также в обороне страны.Due to the above advantages of the device for implementing a method for increasing the efficiency of a piston engine with oppositely moving pistons, they will have greater aggregate power than modern ICEs (at smaller sizes), which can be increased to meet the growing needs of engines to solve numerous scientific and technical problems. problems, as well as in the defense of the country.

Claims (1)

Способ повышения эффективности работы поршневого двигателя внутреннего сгорания, включающий преобразование вращательного движения коленчатого вала в возвратно-поступательное движение противоположно движущихся поршней, в результате чего в цилиндре двигателя происходят процессы впуска, сжатия, сгорания, рабочего такта и выпуска газов продуктов сгорания, отличающийся тем, что вращательное движение коленчатого вала преобразуется в возвратно-поступательное движение верхнего поршня, в результате чего в цилиндре двигателя совершаются процессы выпуска и наполнения цилиндра топливной смесью, процессы сжатия, сгорания и рабочего такта совершаются путем преобразования возвратно-поступательного движения нижнего поршня, закрепленного на подпружиненной зубчатой рейке, связанной с валом нагрузки путем храпового зубчатого колеса, а при объединении одноцилиндровых двигателей в многоцилиндровый двигатель одноименные процессы в разных цилиндрах многоцилиндрового двигателя осуществляют либо поочередно, либо группами, либо одновременно с помощью электрической системы управления, включающей управляющий барабан, вращающийся с валом нагрузки.A method for increasing the efficiency of a piston internal combustion engine, including the conversion of the rotational motion of the crankshaft into reciprocating movement of oppositely moving pistons, resulting in processes of intake, compression, combustion, working stroke and gas emission of combustion products in the engine cylinder, characterized in that The rotational movement of the crankshaft is converted into reciprocating movement of the upper piston, as a result of which the engine is driven in the engine cylinder. The processes of exhaust and cylinder filling with fuel mixture, compression, combustion and working cycle processes are performed by converting the reciprocating motion of the lower piston attached to a spring-loaded gear rack connected to the load shaft by a ratchet gear, and when combining single-cylinder engines into a multi-cylinder engine of the same name in different cylinders of a multi-cylinder engine are carried out either alternately, either in groups, or simultaneously using an electric control system Lenia comprising a control drum rotatable with the shaft load.
RU2017137304A 2017-10-24 2017-10-24 Piston internal combustion engine operation efficiency increasing method RU2688601C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017137304A RU2688601C2 (en) 2017-10-24 2017-10-24 Piston internal combustion engine operation efficiency increasing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017137304A RU2688601C2 (en) 2017-10-24 2017-10-24 Piston internal combustion engine operation efficiency increasing method

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017137304A RU2017137304A (en) 2019-04-24
RU2017137304A3 RU2017137304A3 (en) 2019-04-24
RU2688601C2 true RU2688601C2 (en) 2019-05-21

Family

ID=66321716

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017137304A RU2688601C2 (en) 2017-10-24 2017-10-24 Piston internal combustion engine operation efficiency increasing method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2688601C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU207599U1 (en) * 2020-12-04 2021-11-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова" Gas energy converter

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE176058C (en) *
DE3037200A1 (en) * 1980-10-02 1982-04-29 Wilhelm 7486 Scheer Häberle Reciprocating piston IC engine - has piston movement controlled by spring loaded toggle clamps to ensure adiabatic combustion
DE3627184A1 (en) * 1986-08-11 1988-02-18 Albert Wagner Two-stroke diesel engines with opposing free pistons and buffer chambers
RU2438026C1 (en) * 2010-05-28 2011-12-27 Илья Петрович Печкин Device for implementing method of operating efficiency increase of piston-type internal combustion engine
RU2472953C2 (en) * 2011-04-25 2013-01-20 Илья Петрович Печкин Method of increasing piston ice efficiency

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE176058C (en) *
DE3037200A1 (en) * 1980-10-02 1982-04-29 Wilhelm 7486 Scheer Häberle Reciprocating piston IC engine - has piston movement controlled by spring loaded toggle clamps to ensure adiabatic combustion
DE3627184A1 (en) * 1986-08-11 1988-02-18 Albert Wagner Two-stroke diesel engines with opposing free pistons and buffer chambers
RU2438026C1 (en) * 2010-05-28 2011-12-27 Илья Петрович Печкин Device for implementing method of operating efficiency increase of piston-type internal combustion engine
RU2472953C2 (en) * 2011-04-25 2013-01-20 Илья Петрович Печкин Method of increasing piston ice efficiency

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU207599U1 (en) * 2020-12-04 2021-11-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова" Gas energy converter

Also Published As

Publication number Publication date
RU2017137304A (en) 2019-04-24
RU2017137304A3 (en) 2019-04-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20180252105A1 (en) Hydrogen engine and the way of hydrogen fuel production for its power supply
US20070137595A1 (en) Radial engine power system
AU2012101940A4 (en) Two-stroke air-powered engine assembly
RU2541368C2 (en) Device to transfer force from ice pistons
RU2688601C2 (en) Piston internal combustion engine operation efficiency increasing method
GB2453131A (en) Internal combustion opposed-piston barrel engine
RU112537U1 (en) ELECTRIC AC GENERATOR
RU160289U1 (en) INTERNAL COMBUSTION ENGINE
RU2438026C1 (en) Device for implementing method of operating efficiency increase of piston-type internal combustion engine
RU218640U1 (en) ENERGY MACHINE
RU2788062C1 (en) Method for improving the efficiency of a reciprocating internal combustion engine
RU2373410C1 (en) Method to increase piston ice efficiency
RU2335648C1 (en) Method of increasing internal combustion engine efficiency (pechkin's method)
US1393831A (en) Internal-combustion engine
RU160779U1 (en) PLANETARY CRANES
RU2381371C1 (en) Internal combustion engine
RU221777U1 (en) Gear actuator of an internal combustion engine
RU2756153C1 (en) Method for improving efficiency of reciprocating internal combustion engine
RU2795412C1 (en) Method for improving efficiency of a reciprocating internal combustion engine
RU131086U1 (en) PISTON ENGINE
RU221147U1 (en) Actuator mechanism of internal combustion engine
RU2298679C1 (en) Device for increasing efficiency of internal combustion piston engine
RU121526U1 (en) POWER UNIT
RU2677440C2 (en) Internal combustion engine
CN102588103A (en) Flat turning engine

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20191025